什么是微生物?微生物是个体微小、结构简单、肉眼直接看不见的微小生物。它与人类关系密切,既能造福于人类,也能给人类造成毁灭性的灾难。微生物无处不在。它们通常不被肉眼所见,却富含在我们呼吸的空气中、土壤里、水中、我们的皮肤和头发上、我们的口腔和肠道里、我们吃的食物内外。
它们使土壤肥沃,使环境清洁;它们改变(通常是改善)我们的食物。其中有些保护我们免受有害微生物的侵犯。然而,大多数人几乎意识不到它们的存在,除非他们生了病。人们叫做“细菌”的微生物被认为是肮脏的、不受欢迎的东西,因为它们中有少数会让人生病,有少数会使食物变质。然而,总的来说,微生物把一个迷人的微小生物世界呈现在我们面前,这些微生物联合起来可以完成地球上生命所能实现的全部过程,给我们的生活和周围环境带来深远的影响。有些微生物是有益的,给人类带来巨大好处。
淤自然界中N、C、S等元素的循环需要有关微生物的代谢活动来进行。例如土壤中的微生物能将死亡动、植物的有机氮化合物转化为无机氮化物,以供植物生长的需要,而植物又为人类和动物所利用。因此,微生物对人类和动植物的生存、自然界的物质循环是有益和必需的,没有微生物,植物就不能进行代谢,人类和动物也将难以生存。
于在农业方面,微生物可以用来生产肥料、农药、食品、能源和环保剂等,如:含根瘤菌的肥料、沼气能源以及采用木糠床微生态制剂处理禽畜排泄废物等。
盂在工业方面,通过微生物发酵途径生产抗生素、维生素C、有机酸、氨基酸、多元醇、,多肽等,在石油工业中,利用微生物进行石油勘探、开采、加工和处理石油污染的土壤、海洋都有很好的发展前景。例如微生物采油技术中,它发挥了令人难以想象的巨大作用。它可降低原油的粘度,增加原油的流动性,从而大大提高原油的采收率。此种技术成本低、设备简单,不伤害地层,不污染环境,而且效益显着。
1995年至2000年,斯诺克尔石油技术公司实施该技术且获得良好的效益。榆在环境保护上,微生物可中和废水中的碱;氧化还原和分解水中的有机磷、氰化物、汞等,将其降解转化为无毒物质。
虞在生命科学中,微生物被作为研究对象或模式生物,有关基因、遗传密码、转录、翻译和基因调控等都是在研究微生物中发现和得到证实的。定向创建有益的工程菌,可为人类制造出多种多样的必需品。
正常情况下,寄居在人和动物呼吸道、消化道中的微生物是无害的,有的尚且能拮抗病原微生物的入侵。比如定植在肠道中的大肠埃希菌等能向宿主提供必需的维生素B1、维生素B2、烟酸、维生素K和多种氨基酸等营养物质。通常把这些在人体各部位经常寄居而对人体无害的细菌称为正常菌群。
然而有些微生物,在正常情况下不致病,只有在特定情况下导致疾病,这些微生物称为条件致病菌或机会致病菌。例如:大肠埃希菌一般在肠道不致病,在泌尿道或腹腔中可引起感染。其中还有一小部分可引起人类与动植物的疾病,这些具有致病作用的微生物称为病原微生物。它们可引起人类的伤寒、痢疾、结核、破伤风、麻疹、脊髓灰质炎、肝炎、艾滋病、禽流感、牛炭疽等,以及植物的小麦赤霉病、大豆病毒病等。微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50豫是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示:传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。
在疾病的预防和治疗方面,人类取得了长足的进展,但是新现和再现的微生物感染还是不断发生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力,使许多菌株发生变异,导致耐药性的产生,人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异,最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异,这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。病原微生物将长期与人类共存,人类自诞生以来就与微生物共存着,一直到可预见的非常遥远的未来,都无法摆脱掉它们。
以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志 《科学》 曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、抗真菌药物,将在传染病的诊断、治疗、预防等方面开创全新的理论及应用领域,将有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!
我们应该时刻意识到,在我们的周围和机体内都有其他生命体与我们共存。虽然人类与微生物的斗争会无止境地持续下去,但只要我们充分认识到我们所处的环境,认识到生态平衡对人类的好处,不要为了发展而牺牲环境,而坚持可持续发展战略,那么,人类就能够在这微生物的世界里更好地生存下去。由此可见,微生物与人类的关系非常密切,它不仅造福人类,也会伤害人类。我们尽量减少或消除微生物对人类的消极影响,充分发挥微生物的积极作用,达到利用微生物为人类服务的最终目的。
参考文献
[1] 谢明杰,谢正,邹翠霞,曹文伟,《微生物降解原油提高原油采收率的研究》。
[2] 陈兴保,肖纯凌,赵富玺,《病原生物学和免疫学》(6)。